آردوینو چیست؟

شاید برای شما هم اتفاق افتاده باشد که ایده ای به ذهن تان رسیده و برای پیاده سازی آن ایده به الکترونیک و برنامه نویسی نیاز داشته اید اما عدم مهارت کافی در الکترونیک و برنامه نویسی باعث شده که آن ایده را به کل کنار بگذارید. بد نیست بدانید تا به امروز که این مطلب را می خوانید، افراد زیادی در سرتاسر دنیا با تخصص های مختلف از هنرمند گرفته تا معلم و حتی پزشک، بدون اینکه مهارت زیادی در حوزه الکترونیک و برنامه نویسی داشته باشند موفق شده اند دستگاه های مورد نظر خود را بسازند و ایده هایشان را پیاده کنند.

با کمک آردوینو (Arduino).آردوینو بردی میکروکنترلری است که به همراه ابزار برنامه نویسی در اختیار شما قرار می گیرد. شما با استفاده از آردوینو قادر به پیاده سازی پروژه هایی هستید که تا پیش از این برای پیاده سازی شان به مهارت زیادی در برنامه نویسی و الکترونیک نیاز داشتید. در این مطلب سعی می کنیم آشنایی مختصری با آردوینو پیدا کنیم و برای کار کردن با این پلتفرم آماده شویم.

آردوینو به زبان ساده

کسانی که با میکروکنترلرها آشنا هستند و می دانند پیاده سازی مدارهای میکروکنترلری چه دشواری هایی دارد، قطعاً آردوینو (Arduino) را به عنوان یک ابزار کار راه انداز و جادویی می شناسند. در گذشته اگر شما تصمیم داشتید مداری میکروکنترلری برپا کنید، باید به ساختار سخت افزاری خانواده میکروکنترلر مورد نظرتان، لوازم جانبی که پشتیبانی می کرد و برنامه نویسی آن مسلط می شدید.

انتخاب تراشه میکروکنترلر مناسب برای پروژه تان و نحوه ریختن برنامه روی آن تراشه هم از جمله چالش هایی بود که در طول پروژه همراه تان بود و در برخی موارد به کابوس تبدیل می شد. به ویژه اینکه از سیستم عاملی بجز ویندوز استفاده می کردید. خلاصه مطلب اینکه اگر شما به الکترونیک و برنامه نویسی مسلط نبودید، قطعاً برای پیاده سازی ایده تان با میکروکنترلر هم به مشکل بر می خوردید. اگر از این مباحث سر در نمی آوردید هم که نتیجه مشخص بود!

بردهای آردوینو ( Arduino) بازی را عوض کردند. با معرفی آردوینو، فردی که دانش محدودی در زمینه برنامه نویسی داشت و قطعات الکترونیک را به طور کامل نمی شناخت هم می توانست پروژه ای میکروکنترلری پیاده کند. چیزی که تا پیش از این رؤیایی زیبا و البته دست نیافتی بود. در حقیقت هنر آردوینو این است که برنامه نویسی و استفاده از ابزار الکترونیک و خصوصا میکروکنترلرها را در دسترس عموم مردم قرار داده است. حالا دیگر این فقط مهندسان و متخصصان الکترونیک نبودند که می توانستند با میکروکنترلرها کار کنند بلکه افرادی از تخصص های دیگر هم این امکان را یافتند تا از این ابزار برای رفع نیازهای خود بهره مند شوند و حتی ایده هایی را پیاده سازی کنند که متخصصان تراز اول دنیا هم به فکرشان نمی رسید!

پروژه آردوینو

هدف اصلی آردوینو، فراهم کردن امکانی برای نمونه سازی سریع و ساده ایده هاست. آردوینو این امکان را در اختیار شما قرار می دهد که به سادگی و بدون اینکه مجبور باشید با پیچیدگی های معمول کار با میکروکنترلرها دست و پنجه نرم کنید، پروژه های میکروکنترلری خود را پیاده کنید و ایده هایتان را بیازمایید. سادگی بکارگیری نرم افزار و سخت افزار آردوینو، ارزان بودن آن در مقایسه با پلفترم های مشابه و نیز اپن سورس بودن، سبب شده است که از آردوینو در پروژه های متنوعی استفاده شود. شما با یک جستجوی ساده در اینترنت، پروژه های گوناگونی را خواهید یافت که با هزینه ای اندک توسط معلمان و دانش آموزان و سایر افراد با تخصص های مختلف طراحی و پیاده سازی شده اند.

حتی از آردوینو به عنوان ابزاری برای آموزش برنامه نویسی و روباتیک استفاده می شود. البته این فقط آماتورهای الکترونیک نیستند که از جادوی آردوینو استفاده می کنند بلکه حرفه ای ها هم آردوینو را به عنوان یک ابزار مفید به خصوص برای آزمودن و نمونه سازی سریع ایده هایشان بکار می گیرند و از توانایی اپن سورس ( open source) آن استفاده می کنند. به دلیل اپن سورس بودن آردوینو، طرح بردها، از شماتیک گرفته تا طرح فیبر مدارچاپی (PCB)در اختیار شماست.

و حتی نرم افزار کدنویسی آن نیز به صورت متن باز و اپن سورس در اختیار است. این ویژگی کمک می کند تا افرادی که بیشتر از الکترونیک و برنامه نویسی سر در می آورند با دستکاری طراحی سخت افزاری و نرم افزاری آردوینو، بدون اینکه نیاز به خرید برد داشته باشند، آن را خودشان ساخته و حتی بر اساس نیازهای خود آن را بازطراحی کنند و ایراداتش را هم بگیرند!

ماهیت اپن سورس این بستر سبب شده است که جامعه بزرگی از دانش آموزان و دانشجویان، علاقه مندان به الکترونیک و برنامه نویسی، حرفه ای ها و حتی هنرمندان از نسخه های مختلف آردوینو استفاده کنند و دانش و تجربه خود در این زمینه را با دیگران به اشتراک گذارند. همین ویژگی باعث می شود افرادی که به تازگی با آردوینو آشنا می شوند ساده تر با آن همراه شده و استفاده از آن را بیاموزند.

ویژگی های آردوینو

اگرچه در این کاربرد نمونه های مشابهی نظیر Basic Stamp از شرکت Parallax را به یاد می آوریم اما آردوینو قابلیت هایی را در اختیار قرار می دهد که خصوصا آن را برای دانش آموزان، معلمان و آماتورها جذاب تر می کند. بردهای آردوینو ویژگی های زیادی دارند که آن ها را به محبوب ترین گزینه برای پروژه های موسوم به «خودت بساز» ( DIY) و حتی پروژه های سطح بالا تبدیل کرده است که از میان آن ها می توان به این ویژگی ها اشاره کرد:

آردوینوی ارزان

بردهای آردوینو در مقایسه با سایر پلتفرم های میکروکنترلری مشابه، ارزان تر هستند. حتی این امکان وجود دارد که برد را خودمان اسمبل کنیم. در حالی که بسیاری از سیستم های میکروکنترلری محدود به سیستم عامل ویندوز هستند، برنامه نویسی آردوینو و ریختن برنامه بر روی تراشه را می توان علاوه بر سیستم عامل ویندوز بر روی مکینتاش و لینوکس هم انجام داد.

سادگی برنامه نویسی آردوینو

استفاده از محیط برنامه نویسی آردوینو(IDE) برای افراد مبتدی ساده است و برای کاربران حرفه ای هم انعطاف پذیری لازم را دارد.

نرم افزار آردوینو (open source)

نرم افزار آردوینو در قالب اپن سورس عرضه شده است و این فرصت وجود دارد که برنامه نویسان قابلیت های آن را توسعه دهند.

سخت افزار متن باز(open source) و قابل گسترش

بردهای آردوینو تحت مجوز Creative Commons عرضه می شوند. به بیان ساده یعنی اینکه طراحان سخت افزار این اجازه را دارند که نسخه های آردوینوی خودشان را طراحی کنند و آن را گسترش داده و قابلیت هایش را بهبود دهند. حتی افراد کم تجربه هم این اجازه را دارند که بر روی بِردبُرد (breadboard)، سخت افزار آردوینو را پیاده کرده و از عملکرد آن سر دربیاورند و حتی به جای نسخه بازاری از همین نسخه بِردبُردی استفاده کنند.

بردهای آردوینو

بردهای آردوینو عموما مبتنی بر میکروکنترلرهای AVR شرکت ATMEL هستند. وقتی با آردوینو کار می کنید در حقیقت در حال کار با یک میکروکنترلر AVR هستید. نوع AVR بستگی به بردی دارد که استفاده می کنید. البته برخی از مدل های آردوینو هم مجهز به میکروکنترلرهای ARM هستند.آردوینو این امکان را به ما می دهد که با افزودن ماژول ها و بردهایی موسوم به شیلد به پروژه، قابلیت های مورد نیاز را به آن اضافه کنیم. به طور مثال یک درایور موتور به برد متصل کنیم و یا نمایشگر LCD به آن بیفزاییم.

آردوینو بردهای متنوعی را عرضه کرده است و هر یک سطحی از نیازها را پوشش می دهند. همانطور که گفته شد غالب این بردها مبتنی بر میکروکننترلرهای AVR هستند. شما برای برنامه نویسی این بردها از دستوراتی استفاده می کنید که بسیار ساده اند و به راحتی می توان بکارگیری از آن ها را آموخت. البته آن هایی که علاقه مند به کار فنی تر هستند می توانند به جای زبان آردوینو از زبان برنامه نویسی AVR C استفاده کنند.